煤粉噴吹罐噴吹率調節系統的製作方法

2023-07-19 07:39:46 1

煤粉噴吹罐噴吹率調節系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及氣體輸送領域，尤其是涉及一種煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，包括裝料管路、充壓補壓管路、排氣卸壓管路、罐體、稱重測壓裝置、罐錐調節管路、底沸騰管路、補氣管路、輸煤管路，所述罐錐調節管路包括角座快切閥、清掃節流孔及測壓儀表，所述底沸騰管路包括調節閥、切斷閥以及常通節流孔，所述補氣管路包括調節閥、切斷閥及與調節閥並聯的角座快切閥。該噴吹罐裝置解決了噴煤換罐初期的出煤波動大以及間歇斷煤的難題，對難噴煤種也能快速穩定調節噴吹率，同時消除了沸騰室滲煤積煤使沸騰流化效果差的不利狀況。
【專利說明】煤粉噴吹罐噴吹率調節系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及氣體輸送領域，尤其是一種用於高爐噴吹率波動速調的煤粉噴吹罐裝置。
【背景技術】
[0002]目前，高爐噴吹煤粉已經成為煉鐵系統必不可少的組成部分。噴煤具有大幅降低焦比、節約成本、原材料豐富以及減少環境汙染的優點。同時，噴煤還可以調節爐溫、均衡工況，對高爐的順行提供重要保障。
[0003]噴煤噴吹系統的工藝種類較多，因地適宜的選用方法有直接噴煤系統和間接噴煤系統、串罐系統和並罐系統、多管噴吹和總管加分配器方式等。總體而言,現今應用較多的以總管輸送加分配器方式為主。在衡量噴煤技術先進性的指標方面，煤粉噴吹率的波動大小是一個重要要素，正確、穩定、均勻的煤粉噴吹量是爐況順行的前提。
[0004]由於噴煤輸送管道內是由固體煤粉和載氣空氣以及加壓氣氮氣混合而成，即使在同一條件下(所有閥門狀態不變、噴吹罐壓不變)，實際煤粉噴吹率也會存在偶然性的較大波動。這不僅與固氣混合物狀態不穩定有關，還與煤粉煤質、水分、密度、流化度的不均勻相關，爐況波動、熱風壓力波動、噴槍口阻力變化、載氣加壓氣源壓力變化等，也是波動的幹擾因素。也因此，對噴吹率進行穩定調節的自動控制技術，在目前還沒有一個較完善的技術方案。目前通行的對噴吹率的自動調節的方案包括:給料器開度調節、罐壓調節、載氣調節、流化氣調節等。具體調節方法包括上述的一項或多項。但無論哪一種方案，目前都存在調節滯後、反應遲緩等弊端，特別是針對一些較難噴吹的煤種，自動調節系統完全失去作用。

【發明內容】

[0005]本發明要解決的技術問題是:為了解決現有技術中以改變罐壓調節噴吹率的設施中，因各種幹擾導致噴吹率偶然偏離正常值的問題。本發明提供了一種用於高爐噴吹率波動速調的煤粉噴吹罐裝置，在現有的以罐壓調節出煤速度的噴吹罐裝置上，通過增加罐底脈衝補壓，可以快速提升噴吹率；通過增加補氣旁路脈衝角座閥，可以快速加大補氣流量，快速拉低噴吹率；增加防堵支管接到出煤彎管合適位置，可以在噴吹時常通，防止出煤口附近管段中煤粉間歇輕堵管導致的周期波動。
[0006]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:一種煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，包括罐體、設置在罐體上部正中用於裝入煤粉的裝料管路、設置在罐體上部側邊的充壓補壓管路和排氣卸壓管路、設置在罐體上部側邊的測壓儀表、設置在罐體中部的稱重裝置、設置在罐體錐部的輸煤管路，以及與輸煤管路連通的補氣管路，所述罐體下部設有用於充入氣體流化煤粉的底沸騰管路，還包括設置在罐體錐部的罐錐調節管路。
[0007]在當前，較多實際應用的基本都是以罐重為基礎的噴吹率計算方法，其他的在線流量檢測的方法應用不多，且 投資大，精度不高。罐重轉化為噴吹率，根據調節目的有多種計算方法。第一個噴吹率含義是該罐總平均噴吹率，即從噴吹閥打開開始計時，記下罐首重，然後每秒計重一次，與首重減，除以秒數，得到該罐總平均噴吹率，該噴吹率特點是沒有實時性，時間越長實時性越差，但它可以做為該罐均噴量的參考。其他的噴吹率則是以實時性為基礎進行編程計算，複雜的算法時，還可將氣體重量剔除。基本計算方法是，每秒計重一次，N秒重差除N秒，再換算成小時噴吹率，也可對噴吹率進行M秒平均值，減小誤差。原則上，實時性最強的是I秒重差，但鑑於稱量的精度，建議自動調節時噴吹率秒差取5至10秒，秒差小誤差大，波動大，秒差大實時性弱，調節滯後，兩者都不利於快速調節。
[0008]具體地，所述罐錐調節管路包括補壓支管和防堵支管，所述補壓支管接入罐底錐部，所述防堵支管接入輸煤管路中的出煤管彎頭。其中，罐錐調節管路的補壓支管可以快速對罐底進行補壓，升高噴吹率；罐錐調節管路的防堵支管接到出煤彎管合適位置，可以在噴吹時常通，用於防止出煤管路中煤粉間歇輕堵管導致的波動。
[0009]為了防止出煤口管段輕堵管，所述防堵支管包括並聯的防堵角座閥和防堵清掃節流孔。
[0010]為了可以先期對罐底煤粉進行預充壓流化，防止噴吹換罐後不出煤和減小出煤波動，所述防堵支管還包括罐底測壓儀表，所述罐底測壓儀表與並聯的防堵角座閥和防堵清掃節流孔串聯，並安裝於並聯的防堵角座閥和防堵清掃節流孔之後。在由罐頂充壓組成的噴吹系統中，由於由罐頂將壓力傳導到罐底，有一定的時滯，還有一定的壓差，該時滯和壓差有時導致倒罐後新罐不出煤或出煤波動大。因此，在罐體進入充壓階段後，可以自動打開罐體錐部補壓角座閥，對罐體底部進行預充壓及流化，保證換罐後出煤正常。罐底預充壓時，可由該壓力儀表進行壓力設定。在正常噴吹過程中，罐底壓降過快時也可通過該儀表檢測後由錐部補壓角座閥打開補壓。
[0011]為了防止罐體底部流化管道堵塞，所述補壓支管包括並聯的補壓角座閥和補壓清掃節流孔。
[0012]具體地，所述補氣管路通過三通混合器與輸煤管路連通。
[0013]具體地，所述輸煤管路中三通混合器前設有出煤切斷閥，所述三通混合器後設有噴吹切斷閥。`
[0014]具體地，所述補氣管路包括補氣切斷閥以及並聯的補氣調節閥和補氣角座閥，所述補氣切斷閥與並聯的補氣調節閥和補氣角座閥串聯，所述補氣切斷閥安裝於並聯的補氣調節閥和補氣角座閥之後。所述補氣角座閥可以在噴吹率偏高時脈衝動作打開，快速加大補氣量，拉低噴吹率到正常水平。
[0015]具體地，所述底沸騰管路包括底沸騰調節閥以及並聯的底沸騰切斷閥和底沸騰常通節流孔，所述底沸騰調節閥與並聯的底沸騰切斷閥和底沸騰常通節流孔串聯，所述底沸騰調節閥安裝在並聯的底沸騰切斷閥和底沸騰常通節流孔之前，所述底沸騰管路還包括與所述罐體下部固定連接的沸騰室。
[0016]具體地，所述沸騰室與所述罐體下部之間設有流化網板。
[0017]本發明調節噴吹率的數學模型是，補氣調節閥開度不變，預設在理論噴吹率對應的流量開度上。底沸騰調節閥開度預設不變，設置為經驗開度。噴吹罐壓自動設定到當前設定噴吹率對應的罐壓再加一個預設正值，即，如補氣角座閥不投入則當前實際噴吹率理論上將一直稍大於設定噴吹率。在此工況下，投入補氣角座閥後，該閥會根據噴吹率正偏差及其大小，在周期及時長上進行動態開斷，其結果是相當於加大補氣流量，拉低稍高的實際噴吹率到設定值。再當罐底錐部實際壓力因壓力傳導的延滯而低於罐頂上部壓力，致使噴吹量偏小時，罐底錐部補壓角座閥脈衝動作，對罐錐加壓，快速拉升噴吹率，該閥可與噴吹率偏差連鎖，也可與罐底壓力與設定壓力之差連鎖，達到穩定罐底壓力，噴吹率不大幅下降的目的。防堵管路接入出煤管彎頭處，其主要作用是防止煤粉在出煤口至三通混合器間的管道內堵塞。由於一些難噴煤種比重大，或溼度偏高，那麼在流化困難的情況下煤粉將在出煤口和混合器間產生較大的阻力，由於底沸騰管路的持續供氣，沸騰室壓力持續升高，在一個壓力臨界點時較高的壓力會將出煤口管段部分煤粉推出至三通混合器後，之後罐底壓力再次下降，流阻又一次增加，導致形成一種有規律的波動循環。但在加入防堵管路後，合適的氣流可以在該部分管道中部對煤粉進行預稀釋流化，防止了輕堵管的重複進行。
[0018]本發明的有益效果是:
[0019]一，改進投資少。改進部分的主要元件是角座閥，價格低廉，備件費用小。並且角座閥具有動作迅速、可頻繁開斷的特性。改進部分可以設置投入、切出功能，不影響原系統和方便調試。角座閥也無需設置位置信號，開關量控制，節約了控制系統的資源。
[0020]二，控制效果明顯，調節迅速有效。由於由模擬信號控制的調節閥一般用PID自動調節模式，該模型有時會造成超調，或滯後，或震蕩，並且模擬控制單元及調節閥本身都存在價格昂貴的特性。
[0021]三，簡易元件節流孔的應用消除了系統的很多不利因素。在罐底錐部補壓管路和出煤管路中，節流孔的作用是清掃，以一個極小流量的氣流，用來防止閥後管路在閥關閉時低壓或有洩漏使罐內煤粉反流堵塞管路。在底沸騰管路中，節流孔的作用是保護流化網板，其目的是在該噴吹罐處於非噴吹狀態時也會有一個較小氣流量進入沸騰室，確保在裝煤和充壓補壓階段沸騰室始終有一個相對罐體的微正壓，防止微細煤粉滲入流化網板增加阻力，影響沸騰效果；更能防止微細煤粉通過流化網板進入沸騰室，積累較多後流化網板雙面積粉，流阻更大，沸騰時效果更差。另沸騰室積累煤粉後逐漸改變罐體淨重值，影響換罐條件確認。節流孔可以用小口徑儀表截止閥代替，調整開度根據實際情況確定。通常地，清掃節流孔以截止閥微開即可，沸騰 管路的常通節流孔閥開度以不影響排氣以及充壓結束後噴吹前不會使罐壓較明顯超標為宜。一般來說，沸騰室容積相對整個罐容佔比很小，因此一個較小的流量就可以達到效果。如果從節氣方面考慮，沸騰管路的常通節流孔可以增加一隻二位二通電磁閥，在排氣階段和罐底壓力充壓達標後得電關閉，這樣能以一小部分電能損耗換回一部分流化氣氮氣的消耗。上述底沸騰管路的節流孔是針對雙罐噴吹時沸騰總管共用、調節閥共用時進行的創新，如果雙罐噴吹的沸騰迴路獨立布設，也可不考慮。常通節流孔的另一個用途是可以消除流化網板上下高壓差(高罐壓噴吹時)，避免流化網板壓差變形產生裂紋，延長其使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0023]圖1是本發明的一種用於高爐噴吹率波動速調的煤粉噴吹罐裝置的整體結構示意圖；
[0024]圖2是本發明的一種用於高爐噴吹率波動速調的煤粉噴吹罐裝置下部部分結構示意圖。[0025]圖中:101.裝料管路，102.排氣卸壓管路，103.充壓補壓管路，104.測壓儀表，105.罐體，106.稱重裝置，107.罐錐調節管路，108.底沸騰管路，109.補氣管路，110.輸煤管路，201.防堵角座閥，202.防堵清掃節流孔，203.罐底測壓儀表，204.防堵支管，205.補壓角座閥，206.補壓清掃節流孔，207.補壓支管，208.底沸騰調節閥，209.底沸騰切斷閥，210.底沸騰常通節流孔，211.沸騰室，212.流化網板，213.補氣調節閥，214.補氣角座閥，215.補氣切斷閥，216.出煤管彎頭，217.出煤切斷閥，218.三通混合器，219.噴吹切斷閥。
【具體實施方式】
[0026]現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
[0027]如圖1、圖2所示，一種煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，包括罐體105、設置在罐體105上部正中用於裝入煤粉的裝料管路101、設置在罐體105上部側邊的充壓補壓管路103和排氣卸壓管路102、設置在罐體105上部側邊的測壓儀表104、設置在罐體105中部的稱重裝置106、設置在罐體105錐部的輸煤管路110，以及與輸煤管路110連通的補氣管路109，罐體105下部設有用於充入氣體流化煤粉的底沸騰管路108，還包括設置在罐體105錐部的罐錐調節管路107。罐錐調節管路107包括補壓支管207和防堵支管204，補壓支管207接入罐底錐部，防堵支管204接入輸煤管路110中的出煤管彎頭216。
[0028]其中，裝料管路101為由煤粉倉向噴吹罐體內裝入煤粉，主要由兩隻鍾閥組成，一般還包括閥間放散管路以及煤粉倉錐流化管路。排氣卸壓管路102 —般由兩隻口徑不同的切斷閥並聯，小閥為高卸，大閥為低卸。為噴吹結束後排除罐內氣壓為裝料作準備。充壓補壓管路103 —般也由兩路組成，較大切斷閥獨立，為快速充壓，較小切斷閥與一隻調節閥串聯，為補壓以及穩壓調節用。測壓儀表104安裝於罐頂部，其測得壓力一般與補壓調節閥閉環調節，以使實際壓力接近設定壓力值。稱重儀表106實時檢測罐重，其穩定和精度是噴吹系統正常運行的基礎，罐重不僅在自動裝料時應用，也是換罐的條件之一，更是噴吹率指標的來源。底沸騰管路108為 底沸騰調節閥208和底沸騰切斷閥209組成，底沸騰切斷閥209並聯一底沸騰常通節流孔210，其向沸騰室211引入流量可調的流化氣，保持罐底部煤粉為疏鬆狀，防止堵塞出煤管，其也可調節噴吹率在一定的小範圍內改變。補氣管路109 —般為補氣調節閥213和補氣切斷閥215組成，從節能上考慮，介質氣一般為空氣，也稱載氣，補氣調節閥213開度在罐壓一定時一般與噴吹率成反比，但補氣調節閥213在自動時的大幅動作會導致固氣比過高，有可能引起煤粉堵塞管道現象，輸送管道壓力也會大幅波動，影響高爐風壓，一般不建議參與噴吹率自動調節，而以經驗值為準。在補氣調節閥213上並聯一補氣角座閥214，原則上致使補氣流量只升不降，杜絕了堵管現象。輸煤管路110由出煤管彎頭216和出煤切斷閥217、噴吹切斷閥219組成，在兩切斷閥間安裝三通混合器218，接入載氣。
[0029]防堵角座閥201在正常噴吹時一般置為常開，預稀釋難以流化充分的煤粉，消除出煤管彎頭216至三通混合器218間的管道內的煤粉堵塞現象，該管路可串聯一手動閥門，用來調節稀釋氣的流量到合適值。防堵清掃節流孔202與防堵角座閥201並聯，通以一極小量氣流，防止閥關時煤粉返流堵塞防堵支管204。補壓角座閥205為脈衝動作，其有兩個作用，其一在充壓階段可以先期對罐體底部進行預充壓和流化，防止在頂部充壓的方式下底部壓力傳導延滯和流化不充分，造成噴吹困難；其作用二是在正常噴吹時如果噴吹率偏低，可以通過噴吹率偏差大小或壓力差大小來進行閥的開斷控制，開斷時長及周期根據調試經驗值進行修正設置，以期達到不超調和反應不遲緩。補壓支管207出口位於罐底接近出煤管彎頭216附近，出口並加擴大管或分流器，該支管的補壓相較頂部加壓對噴吹率改變有更明顯的效果。另外，經過實踐證明，以通過加大底沸騰流量來快速提升噴吹的效果並不明顯。因流化網板212的阻力較大，沸騰流量較大時只會使沸騰室211的壓力上升，而真正體現在提升噴吹量上的作用微弱。因此，罐錐補壓具有實用意義，效果明顯迅速，達到了速調的目的。補壓清掃節流孔206的作用與防堵清掃節流孔202相同。
[0030]在底沸騰管路108中，底沸騰切斷閥209旁路並聯一底沸騰常通節流孔210，其作用為預防流化網板212承受高壓差，避免變形造成裂紋損傷，還可以預防微細煤粉在高差壓情形下透過流化網板212在沸騰室211沉積，影響沸騰流化效果。
[0031]在補氣管路109中，通過對補氣調節閥213並聯一隻補氣角座閥214，可以保證最小補氣流量，防止固氣比過大造成噴吹堵塞。即，補氣調節閥213根據噴吹率設置值手動或自動預設在固定開度，調節時只以補氣角座閥214的脈衝開斷來降低稍高的噴吹率及波動。正常噴吹時補氣調節閥213開度不變，確保了自動調節過程中補氣流量不會大幅降低，杜絕了堵管現象；同時達到了噴吹率波動快速調節的目的。在以模擬量PID調節的系統中，當偏差出現時，小偏差則輸出變化小，輸出變化有時不足以消除持續變大的偏差；而如果更改參數使輸出放大，則容易造成超調和震蕩。PID控制適用於設備較平穩、幹擾不多和被測變量變化明顯的調節系統，但在噴吹率控制上，由於幹擾源多，工況不穩定，變量時滯大，脈衝控制相較PID有更好的效果。也即，脈衝控制可以在脈衝間隔中快速回到初始位，監測下一次偏差大小做出下一次脈衝變化。而傳統PID則是連續調節方式，沒有一種智能的回覆初始位的效果。在本發明構成的控制系統中，補氣角座閥214通過對正偏差值(即實際噴吹率減去設定值)的大小作出開閥時長判斷，脈衝間隔可以固定，如I秒或2秒，每間隔內開閥一次，偏差越大，開閥時間越長。閥開後，補氣流量增加，整個管道流阻近似一定，即相應減小了煤粉的流量，從而降低了噴吹率。由於脈衝氣瞬時流量相對較大，只是以脈衝方式變相減小了總流量。但脈衝時的大流量快速拉低了噴吹率，因此較PID控制方式反應迅速，效果明顯。
[0032]以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。
【權利要求】
1.一種煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，包括罐體(105)、設置在罐體(105)上部正中用於裝入煤粉的裝料管路(101)、設置在罐體(105)上部側邊的充壓補壓管路(103)和排氣卸壓管路(102)、設置在罐體(105)上部側邊的測壓儀表(104)、設置在罐體(105)中部的稱重裝置(106)、設置在罐體(105)錐部的輸煤管路(110)，以及與輸煤管路(110)連通的補氣管路(109)，所述罐體(105)下部設有用於充入氣體流化煤粉的底沸騰管路(108)，其特徵在於:還包括設置在罐體(105)錐部的罐錐調節管路(107)。
2.如權利要求1所述的煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，其特徵在於:所述罐錐調節管路(107)包括補壓支管(207)和防堵支管(204)，所述補壓支管(207)接入罐底錐部，所述防堵支管(204)接入輸煤管路(I 10)中的出煤管彎頭(216)。
3.如權利要求2所述的煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，其特徵在於:所述防堵支管(204)包括並聯的防堵角座閥(201)和防堵清掃節流孔(202)。
4.如權利要求3所述的煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，其特徵在於:所述防堵支管(204)還包括罐底測壓儀表(203)，所述罐底測壓儀表(203)與並聯的防堵角座閥(201)和防堵清掃節流孔(202)串聯，並安裝於並聯的防堵角座閥(201)和防堵清掃節流孔(202)之後。
5.如權利要求2所述的煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，其特徵在於:所述補壓支管(207)包括並聯的補壓角座閥(205 )和補壓清掃節流孔(206 )。
6.如權利要求1所述的煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，其特徵在於:所述補氣管路(109)通過三通混合器(218)與輸煤管路(I 10)連通。
7.如權利要求6所述的煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，其特徵在於:所述輸煤管路(110)中三通混合器(218)前設有出煤切斷閥(217 )，所述三通混合器(218)後設有噴吹切斷閥(219)。
8.如權利要求1所述的煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，其特徵在於:所述補氣管路(109)包括補氣切斷閥(215)以及並聯的補氣調節閥(213)和補氣角座閥(214)，所述補氣切斷閥(215)與並聯的補氣調節閥(213)和補氣角座閥(214)串聯，所述補氣切斷閥(215)安裝於並聯的補氣調節閥(213)和補氣角座閥(214)之後。
9.如權利要求1所述的煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，其特徵在於:所述底沸騰管路(108)包括底沸騰調節閥(208)以及並聯的底沸騰切斷閥(209)和底沸騰常通節流孔(210)，所述底沸騰調節閥(208)與並聯的底沸騰切斷閥(209)和底沸騰常通節流孔(210)串聯，所述底沸騰調節閥(208)安裝在並聯的底沸騰切斷閥(209)和底沸騰常通節流孔(210)之前，所述底沸騰管路(108)還包括與所述罐體(5)下部固定連接的沸騰室(211)。
10.如權利要求9所述的煤粉噴吹罐噴吹率調節系統，其特徵在於:所述沸騰室(211)與所述罐體(5)下部之間設有流化網板(212)。
【文檔編號】C21B7/00GK103820593SQ201410102465
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月19日 優先權日:2014年3月19日
【發明者】陳小忠, 郭利平, 張俊傑, 張興, 盧維強, 吳躍華, 薛明飛, 宋電話 申請人:中天鋼鐵集團有限公司